本发明涉及同步电机转矩预测，尤其涉及一种永磁同步电机转矩预测控制方法。
背景技术：
1、永磁同步电机具有结构简单、功率密度高等一系列优点，在电梯牵引、精密机床、航空航天等领域得到了广泛的应用。近年来，模型预测转矩控制以其能够显著提升电机转矩的动态性能的优点被广泛应用于永磁同步电机系统中。然而，传统的模型预测转矩控制通过构建转矩和磁链的价值函数，采用电压矢量穷举法对价值函数进行滚动寻优。但因转矩磁链参数量纲不同、对控制算法的重要程度不同，在价值函数中存在转矩误差与磁链误差间的权重系数，其根据电机参数等因素的变化而改变。目前整定的方法多半为试凑法，该方法需要在算法被正式应用之前，进行大量的整定调试，这在很大程度上降低了算法的实用性。
2、传统的排序算法通过将转矩、磁链价值函数分离，并各自排序，再选取综合控制效果最优的基本电压矢量，如已有方法将二者排序序号的算术平均值作为矢量选取的最终标准。但目前所存在的排序算法大多没有完善考虑到转矩与磁链的重要程度关系，甚至将二者权重直接取等，这在极大程度上的恶化了控制效果。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种永磁同步电机转矩预测控制方法，用以解决现有权重与转矩和磁链控制效果难平衡的问题。
2、一方面，本发明实施例提供了一种永磁同步电机转矩预测控制方法，具体包括：
3、获取同步电机kts时刻的三相电流经过dq坐标变换得到kts时刻的dq轴电流分量；
4、基于电机电角度以及同步电机的给定转速值，经转速pi控制器，得到给定转矩值；
5、基于dq坐标系下的电压方程、磁链方程和转矩方程得到(k+1)ts时刻每个电压矢量对应的磁链预测值和转矩预测值；
6、基于每个电压矢量对应的磁链和转矩的预测值以及给定转矩值和给定磁链值，得到每个电压矢量对应的磁链价值函数和转矩价值函数；
7、基于磁链价值函数和转矩价值函数从电压矢量中选取第一电压矢量，并基于综合优化原则和/或价值函数数值补偿原则从第一电压矢量中选取最优的电压矢量。
8、可选地，所述基于dq坐标系下的电压方程、磁链方程以及转矩方程得到(k+1)ts时刻每个电压矢量对应的磁链预测值和转矩预测值，包括：
9、对dq坐标系下的电压方程进行离散化处理，得到(k+1)ts时刻磁链预测方程；
10、基于磁链方程和kts时刻的dq轴电流分量得到kts时刻的磁链值；
11、基于kts时刻的磁链值、dq轴电流分量和每个电压矢量对应的dq轴电压分量以及磁链预测方程得到每个电压矢量(k+1)ts时刻磁链预测值；
12、基于kts时刻的dq轴电流分量和每个电压矢量对应的dq轴电压分量得到每个电压矢量对应(k+1)ts时刻电流预测值；
13、基于每个电压矢量(k+1)ts时刻电流预测值和转矩方程得到每个电压矢量(k+1)ts时刻转矩预测值。
14、可选地，所述dq坐标系下的电压方程为：
15、
16、所述(k+1)ts时刻磁链预测方程为：
17、
18、其中，id和iq为d、q轴定子电流，ud和uq为d、q轴定子电压，ψd和ψq为d、q轴磁链，ωe为电角速度，r为定子电阻，id(k)和iq(k)为kts时刻的d、q轴定子电流，ud(k)和uq(k)为kts时刻的d、q轴定子电压，ψd(k)和ψq(k)为kts时刻的d、q轴磁链，ωe(k)为k时刻电角速度，ψd(k+1)和ψq(k+1)为(k+1)ts时刻的d、q轴磁链预测值，ts为控制周期。
19、可选地，所述(k+1)ts时刻电流预测方程为：
20、
21、其中，ψf为永磁体磁链。
22、可选地，所述转矩方程为：
23、
24、转矩预测方程为：
25、
26、其中，iq(k+1)为(k+1)ts时刻的电流预测值，p为spmsm极对数。
27、可选地，所述转矩价值函数为：
28、gt1＝|teref-te(k+1)|；
29、磁链价值函数为：
30、gψ2＝|ψsref-ψs(k+1)|；
31、其中，teref表示给定转矩值，ψsref表示给定磁链值，令给定磁链值为永磁体磁链ψf。
32、可选地，所述基于磁链价值函数和转矩价值函数从电压矢量中选取第一电压矢量，包括：
33、分别按照转矩价值函数和磁链价值函数从小到大的顺序对各电压矢量进行排序；
34、将转矩价值函数排名在前四位的电压矢量作为转矩第一电压矢量，将磁链价值函数排名在前三位的电压矢量作为磁链第一电压矢量，将所述转矩第一电压矢量和磁链第一电压矢量作为第一电压矢量。
35、可选地，所述基于综合优化原则和/或价值函数数值补偿原则从第一电压矢量中选取最优的电压矢量，包括：
36、根据综合优化原则，从第一电压矢量中选择一个电压矢量作为第一优选电压矢量；
37、判断按照转矩价值函数排名在第一位的第一电压矢量和排名在第四位的电压矢量是否满足价值函数数值补偿原则，若有一个满足，则将该第一电压矢量替换第一优先电压矢量，作为最优的电压矢量；若都不满足，则将第一优先电压矢量作为最优电压矢量输出。
38、可选地，所述综合优化原则为：
39、若转矩第一电压矢量中排名前三位的电压矢量和磁链第一电压矢量中存在一个一致矢量，则该第一电压矢量作为第一优选电压矢量；
40、若转矩第一电压矢量中排名前三位的电压矢量和磁链第一电压矢量中存在多个一致矢量，选取转矩价值函数排名靠前的第一电压矢量作为第一优选电压矢量；
41、若转矩第一电压矢量中排名前三位的电压矢量和磁链第一电压矢量中不存在一致矢量，选取磁链价值函数值最小的第一电压矢量作为第一优选电压矢量。
42、可选地，对于转矩价值函数排名在第一位的第一电压矢量vt1，所述价值函数补偿原则为：
43、gt1(vt1)<1/3*gt1(vt2)且gψ2(vt1)<1.2*gψ2(vp3)；
44、对于转矩价值函数排名在第四位的第一电压矢量vt4，所述价值函数补偿原则为：
45、gt1(vt4)<1.2*gt1(vt3)且gψ2(vt4)<1/3*gψ2(vt3)；所述vt1-vt4为转矩价值函数排名在第一位-第四位的第一电压矢量；所述vp3为磁链价值函数中排列第三位的第一电压矢量；gt1为转矩价值函数；gψ2为磁链价值函数。
46、另一方面，与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
47、1、本发明所提出方法综合考虑转矩磁链权重，且将价值函数的具体数值纳入规划之中，而不是简单的考虑排列顺序，更能体现较好的转矩与磁链控制效果。同时，避免了繁琐的权重系数试凑环节。
48、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
1.一种永磁同步电机转矩预测控制方法，其特征在于，具体包括：
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机转矩预测控制方法，其特征在于，所述基于dq坐标系下的电压方程、磁链方程以及转矩方程得到(k+1)ts时刻每个电压矢量对应的磁链预测值和转矩预测值，包括：
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机转矩预测控制方法，其特征在于，所述dq坐标系下的电压方程为：
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机转矩预测控制方法，其特征在于，所述(k+1)ts时刻电流预测方程为：
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机转矩预测控制方法，其特征在于，所述转矩方程为：
6.根据权利要求1所述的永磁同步电机转矩预测控制方法，其特征在于，所述转矩价值函数为：
7.根据权利要求1所述的永磁同步电机转矩预测控制方法，其特征在于，所述基于磁链价值函数和转矩价值函数从电压矢量中选取第一电压矢量，包括：
8.根据权利要求1-7任一项所述的永磁同步电机转矩预测控制方法，其特征在于，基于综合优化原则和/或价值函数数值补偿原则从第一电压矢量中选取最优的电压矢量，包括：
9.根据权利要求8所述的永磁同步电机转矩预测控制方法，其特征在于，所述综合优化原则为：
10.根据权利要求8所述的永磁同步电机转矩预测控制方法，其特征在于，
